Содержание к диссертации
Введение
1. Формализация процессов экспорта газа 13
1.1. Условия функционирования и участники процессов экспорта газа 13
1.1.1. Участники процессов экспорта газа и их функции 13
1.1.2. Контрактные условия процессов экспорта газа 14
1.1.3. Процедура управления экспортными поставками 11
1.1.4. Задачи управления экспортными поставками 20
1.1.5. Особенности задач ООО «Газэкспорт» 22
1.1.6. Либерализация европейского газового рынка 26
1.1.7. Биржевая торговля газом 27
1.1.8. Стратегия 000 «Газэкспорт» на европейском рынке газа 31
1.2. Диспетчерское управление в газовой отрасли 32
1.2.1. Диспетчерские информационные системы 32
1.2.2. Модели, используемые в режимно-технологических расчетах 38
1.2.3. Потоковое программирование 41
1.2.4. Системы поддержки принятия решений 42
1.2.5. Применимость существующих достижений для задач управления экспортными поставками 45
1.3. Визуализация процессов экспорта газа 47
1.3.1. Потоковые схемы 48
1.3.2. Балансовые схемы 49
1.3.3. Балансово-потоковые схемы 50
1.3.4. Маршруты 53
1.4. Алгоритмизация процессов экспорта газа 53
1.4.1. Критерии для расчета 54
1.4.2. Ценовые функции дуг , 59
1.4.3. Ограничения на минимальный расход 61
1.4.4. Расчетная схема 63
1.4.5. Разработка расчетного алгоритма 64
1.4.6. Алгоритм расчета 66
1.5. Выводы ,..., 72
2. Принципы построения диспетчерского компьютерного комплекса 73
2.1. Объектно-ориентированный подход 73
2.2. Структура диспетчерского компьютерного комплекса 76
2.2.1. Реляционная база данных 80
2.2.2. Геоинформационная система 82
2.2.3. Расчетный и коммуникационный модули 84
2.3. Требования к диспетчерской информационной системе 85
2.4. Выводы 88
3. Программный комплекс «Балансирование» 89
3.1. Программа для расчета режимов газопроводных систем 89
3.1.1. Метод узловых потенциалов 90
3.1.2. Усовершенствование способа представления информации 93
3.1.3. Доработка интерфейса пользователя 94
3.1.4. Переработка процедур взаимодействия с базой данных 97
3.1.5. Расширение объектного состава 98
3.2. Общее описание программного комплекса «Балансирование» 99
3.3. Функции программного комплекса 100
3.4. Структура программного комплекса 101
3.4.1. Геоинформационная подсистема 102
3.4.2. Подсистема иерархических таблиц 104
3.4.3. Расчетный модуль 105
3.4.4. Интерпретационный модуль 106
3 5. Объектный состав программного комплекса 108
3.5.1. Рабочие наборы, графические схемы и иерархии статей баланса 111
3.5.2. Критерии, качественные и количественные критерии 113
3.5.3. Показатели и наборы показателей , 114
3.5.4. Хранение целевых функций в базе данных \ 15
3.5.5. Таблицы интерпретатора в базе данных 117
3.5.6. Расчеты и группы расчетов 120
3.5.7. Взаимосвязь всех объектов в оперативной памяти 122
3.5.8. Технология записи информации в базу данных 124
3.5.9. Взаимосвязь всех объектов в базе данных 126
3.6. Мест.о комплекса в глобальной информационной системе ООО
«Газэкспорт» 128
3.7. Выводы 129
Выводы 130
Введенные понятия 132
Обозначения и сокращения 133
Литература
- Контрактные условия процессов экспорта газа
- Применимость существующих достижений для задач управления экспортными поставками
- Геоинформационная система
- Переработка процедур взаимодействия с базой данных
Введение к работе
Актуальность проблемы. Будущее мировой энергетики связано с природным газом. Россия располагает одной третью мировых ресурсов природного газа (включая неразведанные запасы). Сегодня собственные запасы и добыча природного газа Европы являются весьма скромными, всего 3,5% и 12% от мировых показателей, соответственно. По прогнозам, приведенным в [72], добыча газа в ЕС будет снижаться. Спрос же на природный газ в Европе увеличивается, что создает предпосылки для расширения импорта. Так, в 2002 году потребление природного газа в Европе, если судить по данным [26, 42, 72], составило 516,6 млрд. mj, а в 2010 году составит 610-640 млрд. м , что как минимум на 76 млрд. м больше суммы объемов добычи европейскими странами и поставок традиционных экспортеров, чьи совокупные возможности оцениваются в 534 млрд. м (Рис. В.1).
Доля европейских производителей газа на европейском рынке при минимальном спросе в 610 млрд куб.м.
Европейский рынок природного газа в 2002г. The Snare of European Gas Producers in European Natural Gas Market in 2002 *e European Market With the Minimum Demand of 610.0 bcm ш 0.9% 2.8S
Рисунок B.l - Рост европейского рынка и доли России в нем
Недостаток газа может быть компенсирован за счет увеличения присутствия на рынке некоторых его участников. Россия может удовлетворить растущий спрос Европы на прородный газ.
Для этого на Европейский рынок будут привлечены страны средней Азии - предже всего Туркменистан и Казахстан. Согласно тем же источникам, Казахстан и Туркменистан к 2010 году будут экспортировать около 24 млрд. м и 80 млрд. м" соответствено. В силу территориального расположения этих государств большая часть газа будет экспортироваться в Европу через территорию России. Казахстан уже создал совместное предприятие с ОАО «Газпром» для работы на Европейском рынке газа. С Туркменистаном подписано соглашение, в соответствии с которым Россия будет покупать у Туркменистана газ с правом реэкспорта.
Кроме того, в России быстрыми темпами развивается добыча газа независимыми производителями. В качестве них часто выступают нефтяные компании, которые могут реализовывать как попутный газ, так и газ, добываемый на разрабатываемых ими нефтегазовых месторождениях. Создание благоприятных правовых и экономических условий, прежде всего, обеспечение нормальных условий доступа к трубопроводной сети, справедливые траспортные тарифы, позволят выйти независимым производителям на Европейский рынок или погашать за счет них значительную часть внутреннего спроса на газ.
К 2010 году планируется запустить Штокмановское месторождение, которое в силу своего расположения будет преимущественно работать на экспорт. Планируется освоение новых месторождений на полуострове Ямал.
Кроме увеличения объемов предложения планируется осуществление и ряда проектов по повышению пропускной способности экспортных газопроводов и диверсификации потоков газа. Среди таких проектов можно выделить пуск второй очереди Голубого потока, строительство Северо-Европейского газопровода, реконструкцию и модернизацию существующих коридоров и др. Это приведет к увеличению объемов экспорта по всем направлениям, а значит к за- ключению новых контрактов и расширению географии экспорта. В силу этих причин следует ожидать увеличения количества контрактов по всем экспортным направлениям, географическое расширение зон ответственности диспетчерских центров (появятся новые точки входа и выхода, новые маршруты экспорта). Все это делает необходимым повышение эффективности диспетческого управления, т.к. процесс принятия решений значительно усложняется.
Российское предприятие ОАО «Газпром» - крупнейшая газовая компания мира, входящая в десятку ведущих промышленных корпораций. Доля ОАО «Газпром» в мировых разведанных запасах газа составляет 65%. ОАО «Газпром» ежегодно экспортирует в страны дальнего зарубежья около 130 млрд. м3 природного газа. В перспективе объем поставок может быть увеличен до 200 млрд. м . В настоящее время доля «Газпрома» в совокупном потреблении природного газа на европейском рынке оценивается в 25%. Подписанные контракты обеспечивают сохранение этого показателя на перспективу, однако суммарные обязательства по ним немногим превышают 7% разведанных запасов газа, находящихся в распоряжении ОАО «Газпром».
Экспорт природного газа является одним из важнейших направлений деятельности ОАО «Газпром», по объему которого компания занимает первое место в мире. Поставками российского природного газа в дальнее зарубежье занимается дочерняя компания ОАО «Газпром» - ООО «Газэкспорт». Учредителем его со 100%-ым долевым участием является ОАО «Газпром». «Газэкспорту» уже более 30 лет. Он является важной частью российской газовой отрасли и представляет ОАО «Газпром» в мире. Кроме того, ООО «Газэкспорт» выполняет следующие функции: осуществляет экспортные поставки газового конденсата, нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и др.; занимается маркетингом газа на новых рынках, оптимизацией экспортных потоков, анализом и прогнозированием конъюнктуры газового рынка; участвует в разработке и реализации инвестиционных газовых и газоэнергетических проектов ОАО «Газпром» в России и за рубежом; является гарантом ОАО «Газпром» по большинству инвестиционных проектов. Долгосрочные контракты «Газэкспорта» с западноевропейскими покупателями газа служат обеспечением кредитов, получаемых ОАО «Газпром» для финансирования программ по реконструкции, модернизации и развитию экспортных газотранспортных систем в Российской Федерации,
Размеры экспортных поступлений от ООО «Газэкспорт» составляют значительную долю доходной части российского бюджета. Проиллюстрируем это утверждение следующим примером: по данным [83] на ОАО «Газпром» приходится 8% ВВП и 20% всех отчислений в федеральный и местные бюджеты, по данным [3] доходы ОАО «Газпром» в 2005 г. от экспорта газа ожидались на уровне 699,7 млрд. руб. в целом доходы Газпрома в 2005 г. были запланированы на уровне 1 трлн. 483 млрд. руб.
Таким образом, Газэкспорт приносит 21,2 % от общей прибыли ОАО «Газпром». Это означает, что бюджетные поступления от ООО «Газэкспорт» составляют примерно 4,24% от бюджета страны. Экспорт газа в 2005 году принес государству примерно 62,9 млрд. рублей. Даже незначительное в процентном отношении увеличение прибыли ООО «Газпром» даст в абсолютном исчислении значительные денежные средства. Настоящая работа посвящена созданию программного комплекса для поддержки принятия решений диспетчерским персоналом ООО «Газэкспорт». До разработки программного комплекса информационные системы в диспетчерском управлении экспортными потоками не применялись. Информационная система обеспечит более строгий учет экономических факторов при принятии оперативных решений, что должно привести в целом к повышению уровня диспетчерского управления поставками газа и, в ко- нечном итоге, к увеличению поступлений в бюджет страны. Расчет показал, что в случае внедрения оптимизационного расчета на уровень диспетчерского управления, доход от продажи газа увеличится как минимум на 0,5 %.
В 1998 году была принята Директива ЕС о либерализации газового рынка, предполагающая увеличение конкуренции и создание газовых бирж. Как следствие этого, с каждым годом значительно увеличивается количество действующих контрактов, повышаются требования к процессу диспетчерского управления.
В целом, требования к качеству диспетчерского управления повышаются, принятие решений в новых условиях становится все более сложным и противоречивым процессом. Традиционные методы управления без использования информационных систем, основанные только на производственном опыте диспетчеров, становятся неприемлемыми. Компьютеризация процесса диспетчерского управления увеличивает эффективность и выводит его на качественно новый уровень. Учитывая развитие информационных систем фирм-партнеров, интенсивное внедрение компьютерных технологий следует признать необходимым условием для сохранения конкурентоспособности ООО «Газэкспорт».
Объектом исследования служит информационное взаимодействие подразделений 000 «Газэкспорт» между собой и с другими организациями в части заключения и исполнения контрактов, необходимое для диспетчерского управления экспортными поставками газа, обеспечивающего бесперебойный экспорт Российского газа в Европу.
Предметом исследования являются принципы и алгоритмы диспетчерского управления экспортными потоками газа, характер учета технологических, контрактных и иных ограничений в процессе управления.
Цель работы состоит в создании программных средств, способствующих повышению скорости и качества принятия диспетчерских решений, благодаря реализации в этих средствах эффективных методов визуализации процес- сов экспорта и специализированных расчетных моделей для оптимизации процесса управления экспортом газа.
Основные задачи исследования:
Разработка принципов создания человеко-машинного интерфейса для визуализации процессов управления экспортными потоками.
Формулировка требующих компьютерной поддержки задач диспетчерского управления экспортными потоками газа.
Разработка математической модели для оптимизационных расчетов распределения газа по контрактам.
Разработка алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений по управлению потоками.
Создание проекта компьютерной системы для поддержки принятия решений по управлению потоками.
Разработка и ввод в промышленную эксплуатацию компьютерной системы анализа и управления потоками.
Методы исследования. В исследовании были применены следующие математические методы; потоковое и нелинейное программирование, численный анализ, многокритериальная оптимизация.
В работе использованы методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, разработки приложений на основе библиотеки визуальных компонентов (VCL), проектирования реляционной структуры в СУБД-Практическая ценность полученных результатов:
Исследованы взаимосвязи и функции всех участников процесса управления экспортными поставками газа из России.
Разработан ряд программных модулей, включенных в информационно-управляющую систему ООО «Газэкспорт», находящуюся в промышленной эксплуатации.
З. На основе моделирования сети магистральных газопроводов предприятия 000 «Кубаньгазпром» предложены варианты ее эффективного развития с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода «Голубой поток».
Научная новизна:
Сформулированы задачи управления экспортными потоками газа, для решения которых необходима компьютерная поддержка.
Построена математическая модель, на основе которой разработан алгоритм оптимального распределения экспортных потоков газа.
Разработана экспертная система, которая формирует правила распределения потоков с учетом диспетчерских предпочтений и других экспертных знаний, что позволяет при принятии решений опираться на накопленный опыт и интуицию диспетчеров.
Разработана универсальная геоинформационная система, которая может быть использована для графического отображения любых систем, допускающих представление в виде графа.
Основные положения, выносимые на защиту:
Технология визуализации экспортных потоков газа, основанная на описании процессов экспорта с помощью потоковых и балансовых схем.
Идея использования графа с заданными допустимыми маршрутами для моделирования процессов управления потоками.
Расчетный алгоритм, являющийся адаптированным вариантом алгоритма Басакера-Гоуэна.
5. Программный комплекс «Балансирование», использующий предыдущие наработки и находящийся в промышленной эксплуатации в 000 «Газэкс- порт».
Краткое содержание работы. Работа состоит из введения, трех основных глав, выводов, библиографического списка и приложения.
В главе 1 проанализировано текущее состояние исследуемой проблемы, формализованы процессы управления экспортными поставками газа. Проведен комплексный анализ организации документооборота. Сопоставлены все известные факты, и на их основании предложены способы визуализации процессов экспорта газа, а также критерии оптимизации. В конце главы приведен алгоритм расчета.
В главе 2 описаны основные требования к диспетчерским информационным системам. Приведен обзор современных технологий, в частности, объектно-ориентированный подход, которые используются для построения таких систем, приведены различные варианты архитектуры и структуры компьютерной системы. Затем сформулированы обязательные требования, без которых невозможно создание и функционирование такого рода систем.
В главе 3 рассматривается разработанный программный комплекс «Балансирование». Описана программа расчета режимов функционирования газопроводных систем, которая взята в качестве основы для разработки информационной системы управления экспортными поставками газа. Показана структура комплекса и все его модули. Приводится объектный состав и объяснены взаимосвязи различных объектов друг с другом. Далее раскрывается уникальная технология записи больших массивов объектов в реляционную базу данных. Главу завершает описание места комплекса в информационно-управляющей системе (МУС) ООО «Газэкспорт», которая охватывает всю его деятельность, связанную с экспортом газа.
Контрактные условия процессов экспорта газа
Основным документом, определяющим отношения в цепочке: поставщик - транспортировщик - потребитель, - является контракт. К контрактам на поставку и контрактам на транспортировку газа следует добавить еще контракты на хранение и на обмен (своп).
Контракт - это юридический документ между двумя фирмами, регламентирующий поставку, транспортировку или хранение газа. В контракте оговариваются количества газа, а также порядок оплаты за поставку газа и услуги по транспортировке или хранению.
В контракте определяются суточные контрактные количества (СКК) - основной показатель (план) при оперативном управлении потоками. Диспетчеры в ходе оперативного управления стремятся выполнить план поставки. Кроме того, определяются максимальные суточные контрактные количества (макс. СКК), которые являются верхним ограничением при оперативном управлении потоками. Диспетчеры в ходе оперативного управления стремятся не превышать максимальные суточные контрактные количества, установленные для контрактов на транспорт. Обычно суточное контрактное количество определяется по квартальным показателям, равномерно распределенным по периоду. Для определения макс. СКК через СКК вводится коэффициент гибкости.
Долгосрочный контракт на поставку обычно заключается на многолетний период и содержит договорные объемы поставок по годам. Агрегированный график поставок в годовом разрезе согласовывается поставщиком и потребителем в соответствии с оговоренным в контракте порядком. Этот порядок обязывает потребителя в весенне-летний сезон (2-й и 3-й кварталы) отбирать не менее расчетного минимума. Продавец же обязуется поставить ежесуточно в 1 -м и 4-м кварталах определенное количество газа и стремится обеспечить подачу сверх этого уровня.
Стоимость газа представляется произведением цены на поставленное количество, а цена за 1000 м3 определяется ежемесячно в соответствии с оговоренной в контракте процедурой. В случае, если поставщик не выполняет договорных обязательств за расчетный период, покупатель оплачивает газ по сниженным ценам.
Отслеживая выполнение контракта, надо обеспечивать суточные поставки, корректируя их в зависимости от отклонений суммарных поставок по расчетным периодам (месяц, квартал, год).
В контракте на поставку указываются пункты сдачи и приемки газа. В этих пунктах находятся газоизмерительные станции. Кроме того, контракт устанавливает интервалы возможных колебаний для параметров, определяющих качество газа (ограничения на компонентный состав, теплотворную способность, точку росы по воде и углеводородам), а также минимальное давление в пункте приема от поставщика.
Кроме долгосрочных контрактов, все чаще стали практиковаться краткосрочные. Краткосрочные контракты обычно заключаются на период от нескольких суток до года. В них указывается общее количество поставляемого газа, а также максимальное суточное контрактное количество на каждые сутки действия контракта. Остальные параметры, в том числе качество и химический состав газа, задаются так же, как и для долгосрочных контрактов.
Контракт на транспортировку содержит следующие сведения: Пункты сдачи и приемки (ПСП); Годовые количества транспортируемого газа; Максимальное суточное количество; Порядок согласования ремонтных работ, которые определяют количество транспортируемого газа по месяцам предстоящего года и предстоящего квартала; Показатели качества газа и давление в пунктах сдачи и приемки; Стоимость транспортных услуг.
Плата за транспортировку пропорциональна товаротранспортной работе, то есть произведению количества транспортируемого газа на расстояние. Ставка за транспортировку 1000 м на 100 км корректируется ежегодно и представляет собой взвешенную сумму двух составляющих, первая из которых равна контрактному количеству, а вторая - фактически реализованной перекачке.
Применимость существующих достижений для задач управления экспортными поставками
Из сказанного выше ясно, что подавляющая часть существующих и разрабатываемых диспетчерских информационных систем опирается главным образом на одну или несколько моделей для режимно-технологических расчетов систем газопроводов.
В случае ДЦ 000 «Газэкспорт» данные системы не могут быть внедрены, т.к. он не располагает необходимой информацией для проведения таких расчетов.
Системы газопроводов Европы образуют сложную сеть, но эта сеть никогда не рассматривается как единое технологическое целое, т.к. различные участки сети принадлежат различным странам и фирмам, которые управляют технологическими процессами исключительно своих газопроводов.
При этом фирмы не предоставляют всю технологическую информацию друг другу, а ограничиваются лишь передачей необходимой информации. Между собой эти фирмы взаимодействуют, руководствуясь контрактами, которые заключают между собой, а также с 000 «Газэкспорт».
Это избавляет диспетчеров в (ДЦ) 000 «Газэкспорт» от необходимости проводить моделирование и технологические расчеты всей системы европейских газопроводов. Диспетчеры оказывают воздействие на технологические параметры, но при этом они лишь координируют между собой разные фирмы -владельцев газопроводов, которые сами производят моделирование своих технологических процессов.
Кроме того, 000 «Газэкспорт» больше интересует выполнение контрактов, а поэтому тут более уместны расчеты не технологические, а расчеты, основанные на коммерческой информации (заявки от потребителей, задания на транспортировку и др.), а также информации из контрактов (суточных количеств (СКК) для постави, макс. СКК для транспортировки и т.д.).
Наиболее близкой задачей к задачам диспетчерского центра ООО «Газ-экспорт» является задача балансирования потоков. В работе [18] данная задача реализована с помощью решения систем линейных уравнений, определяющих изменение параметров газовых потоков в узлах ГТС.
Данная задача чаще всего используется для моделирования потоков по ЕСГ. При этом диспетчеры задают различные приоритеты и запреты по дугам, а критерием для расчета служит минимизация отклонения от заданного эталонного режима. Здесь можно провести аналогию с работой диспетчеров в ДЦ 000 «Газэкспорт» - они также используют различные ограничения и приоритеты, хотя критерии оптимизации в обоих случаях различны.
Задача диспетчерского управления включает как качественные, так и количественные характеристики. Среди количественных можно выделить следующие: система контрактов и статей баланса; топология газопроводов; данные о контрактных обязательствах; данные о заявленных количествах газа; контрактные цены, штрафы и др.
Среди качественных характеристик можно выделить следующие: директивы по распределению газа; субъективные предпочтения диспетчера при распределении газа; выполнение плановых показателей.
На первый взгляд кажется, что качественных данных не много, однако известно, что директивы по распределению газа имеют приоритет над ценовыми критериями (диспетчер может вообще не знать контрактных цен, а только иметь представление о том, какие контракты выгоднее), а значит, качественные критерии превалируют над количественными. Поэтому проблема диспетчерского управления экспортными потоками газа является слабоструктурированной, следовательно, при ее решении уместно использовать систему поддержки принятия решений.
Таким образом, очевидно различие между постановками потоковых задач для расчета ЕСГ и экспортных потоков, т.к. в задаче распределения экспортных потоков критериев множество - начиная с дохода от поставок газа и заканчивая предпочтениями конкретного диспетчера.
В потоковых моделях, применяемых для расчетов потоков по ЕСГ, не задается фиксированный набор возможных маршрутов, так как в этом нет необходимости.
Критерии, используемые для потоковых расчетов ЕСГ, принципиально отличаются от критериев распределения экспортных потоков газа (наличие эталонного потока, нет явного учета контрактных цен).
Следовательно, для автоматизации работы Берлинского Диспетчерского центра ООО «Газэкспорт» не представляется возможным внедрить данные разработки.
Из изложенного выше можно сделать вывод, что разработанные методы диспетчерского управления трансгазами и ЕСГ, использующие потоковые и ре-жимно-технологические расчеты не приспособлены для решения задач ООО «Газэкспорт» (режимио-технологические расчеты в ЦД «Газэкспорт» не востребованы, а потоковые расчеты там имеют существенные отличия). Следовательно, существующие информационные системы для моделирования газопрово-довных систем, разработанные для нужд ОАО «Газпром», не подходят для управления экспортными потоками газа в 000 «Газэкспорт».
Геоинформационная система
КП «Балансирование» содержит геоинформационную систему (п. 3.4.1), поэтому необходимо дать это понятие более подробно. Сведения по геоинформационным системам и системам автоматизированного проектирования, а также примеры их использования описаны в работах [23, 57, 58]. Для лучшего восприятия материала главы 3 приведем некоторые понятия.
Основным местом рождения геоинформационных систем (ГИС) принято считать Канаду, правительственный департамент окружающей среды, у которого в начале 60-х годов проявилась настоятельная необходимость инвентаризации огромного количества картографических и текстовых материалов самого различного назначения (географического, геологического, биологического, ресурсного и пр.).
В настоящее время ГИС - это компьютерная система, включающая набор данных о каких-либо пространственных объектах, инструкции по получению этих данных, инструменты для их обработки, инструменты для преобразования их в изображение и хорошо организованный справочный аппарат по всем аспектам выполнения проекта.
Работа по проектированию ГИС начинается с составления структуры базы атрибутивных данных, представляющей собой ведомость всех объектов, изо 83 браженных на карте. Фактически структура базы данных - это определенным образом формализованная легенда карты. Самая крупная единица структуры -слой; в отдельные слои помещаются, во-первых, топологически разнородные объекты (т.е. точечные, линейные и площадные), а во-вторых, объекты, имеющие разные наборы свойств-описаний (например, потоковые и балансовые дуги). Описание каждого слоя представляет из себя таблицу, в которой полями (колонками) является набор атрибутов, которыми будут описываться объекты слоя, а строчками - набор типов объектов. Соответственно, в ячейки таблицы записываются значения атрибутов для каждого типа объектов. По такому же принципу была спроектирована структура хранения графических данных, описанная в п. 3.5, включающая графические дуги, схемы, рабочие наборы и др.
Самой популярной геоинформационной системой является Mapinfo. Данная система позволяет работать с данными как в графическом виде, так и в табличном виде, аналогично КП «Балансирование» (п. 3.4.2).
Наряду с геоинформационными системами для графического представления информации часто используются системы автоматизированного проектирования. Самая популярная из них - AutoCAD. Один из примеров использования AutoCAD приведен в работе [13]. Такие системы используются для рисования схем не в географическом масштабе. В настоящее время возможности систем автоматизированного проектирования в плане использования СУБД и написания макросов на собственном макроязыке похожи на возможности геоинформационных систем.
В начале работ по созданию СГТПР для диспетчерского управления экспортными потоками газа была предпринята попытка использования Mapinfo в качестве модуля системы для работы со схемами. При этом были выявлены следующие недостатки:
1. Интерфейс Mapinfo достаточно сложный, а диспетчерам для работы с графическими схемами необходимы не все возможности, предоставляемые Mapinfo. В результате получилось, что неудобно работать из-за того, что большинство пунктов меню и панелей инструментов попросту оказались неиспользуемыми.
2. При попытке встроить компонент Mapinfo в Windows приложение возникли сложности - далеко не все функции оказались доступными, не получилось создать дружественный интерфейс.
3. При взаимодействии модуля Mapinfo с остальными модулями системы, например с расчетным модулем, обнаружились проблемы - не удалось создать гибкую интегрированную многомодульную систему - данные удавалось передавать только через СУБД, причем не все типы данных.
4. Рисование карт в Mapinfo оказалось довольно трудоемким процессом, требующим соответствующей квалификации. Кроме того, возникла необходимость в отслеживании унифицированности всех карт, т.е. все объекты одного типа должны храниться в одних и тех же таблицах в СУБД и должны показываться в одних и тех же слоях для всех схем. Механизма такого в Mapinfo не обнаружено. Те же недостатки имеют и системы автоматизированного проектирования, например AutoCAD.
В связи с этим было принято решение отказаться от использования готового продукта Mapinfo и разработать свой графический редактор с дружественным интерфейсом, позволяющий рисовать и отображать графические схемы в заданном формате и имеющий лишь необходимые функции. Такой графический редактор был создан и описывается в главе 3.
Переработка процедур взаимодействия с базой данных
Средством для хранения данных схемы в программе расчета режимов газопроводных систем был выбран MS Access. Именно эта СУБД была выбрана для хранения данных с силу следующих причин: MS Access входит в пакет Microsoft Office, который установлен практически на каждой машине с операционной системой Windows. Поэтому если Access установлен, то для работы программы не требуется установки никакого дополнительного программного обеспечения.
MS Access является полноценной базой данных СУБД. MS Access является одномодульной базой данных (все данные находятся в одном файле), поэтому это облегчает копирование и перенос данных. Простота освоения. Возможность использования непрофессиональным программистом. Имеет мощные средства подготовки отчетов из БД различных форматов. Существенной доработкой данной программы был перевод программы с базы данных Access на СУБД Oracle. Но тут свою роль сыграло то, что обе базы данных являются реляционными и поддерживают SQL. Диалект SQL в Access с небольшими изменениями оказался совместимым с PL/SQL Oracle (разумеется в одну сторону). Средством для разработки программы расчета режимов газопроводных систем был выбран Borland C++ Builder. Были использованы следующие типы объектов: Графический объект - это объект в программе, который может быть изображен на экране при отображении графической схемы. Узел - это графический объект, изображающий вершину графа на графической схеме. Графическая дуга - это графический объект, изображающий дугу графа на графической схеме. Надпись - это графический объект, позволяющий выводить всевозможные надписи на графической схеме. Надпись может быть как независимой, так и быть привязана к узлу или графической дуге. Линия - это графический объект, позволяющий выводить на схеме любые ломаные линии, не связанные с топологией изображаемого графа, например изображения границ, рек и др. Изображение - это специальный объект, в котором хранится контекст устройства (для графического вывода), а также все цветовые настройки, масштаб, и т.д. Точка - класс объектов, состоящий из двух действительных чисел. Является базовым классом для всех точечных графических объектов. Труба - дуга этого типа соответствуюет трубе и изображается соответствующим образом.
Цех КС - дуга этого типа соответствует цеху компрессорной станции.
Большинство из этих объектов были перенесены в проект геоинформационной подсистемы и затем были доработаны до ее нужд. К этим типам объектов было добавлено большое количество новых (п. 3.5).
При проектировании и реализации использовался объектно-ориентированный подход. Программный комплекс представляет из себя несколько исполняемых программ. Программы написаны под операционную систему Windows ХР с использованием библиотеки визуальных компонентов (VCL) Borland [11, 21, 56], а также функций Win32 API [59]. Библиотека визуальных компонентов (VCL) используется в средствах разработки Borland C++ Builder [31, 56, 79], а также Borland Delphi [11, 21]. Из этих двух средств для разработки был выбран Borland C++ Builder 6, так как в нем в качестве языка программирования используется язык C++ [81], являющийся наиболее распространенным классическим языком программирования, используемым для написания объектно-ориентированных программ. Язык C++ является объектно-ориентированным расширением над языком программирования Си [32].
Все программы основаны на единой иерархии классов, а также содержат различные окна со стандартными элементами управления, В общей иерархии классов описаны все объекты, которые используются в программе, кроме стандартных диалогов и элементов управления Windows. В базе данных также предусмотрены таблицы, в которых хранятся объекты. Каждому классу объектов в программе соответствует таблица или несколько таблиц в базе данных. Классы в программе связаны между собой наследованием и инкапсуляцией [31, 79]. Кроме того, один класс может содержать список из объектов другого класса. Последнее отношение аналогично отношению «один ко многим» в реляционной базе данных [12]. Все данные, с которыми работает программа, хранятся в базе данных. Локальные настройки программы хранятся в системном реестре.
